(57)【要約】  本明細書で開示する実施形態は、１つ又は複数のオブジェクトに関連する位置データを決定するように構成される受信機を含み得る。受信機は、無線電力波を伝送するように構成される送信機に１つ又は複数のオブジェクトに関連する位置データを伝送する。次いで受信機が、送信機のアンテナによって伝送される１つ又は複数の特性を有する無線電力波を受信し、１つ又は複数の特性は送信機のプロセッサによって位置データに基づいて定められる。【選択図】  図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つ又は複数のオブジェクトから反射され、受信機に対する前記１つ又は複数のオブジェクトのうちの個々のオブジェクトの位置を示す１つ又は複数のオブジェクト検出信号に基づき、前記１つ又は複数のオブジェクトに関連する位置データを前記受信機によって生成すること、
前記位置データを含む１つ又は複数の通信信号を前記受信機によって前記送信機に伝送すること、及び
１つ又は複数の波形特性を有する１つ又は複数の電力波を前記送信機の１つ又は複数のアンテナから前記受信機によって受信すること
を含み、
前記１つ又は複数の波形特性は個々のオブジェクトについて生成される前記位置データに基づく、無線電力伝送の方法。
【請求項２】
前記１つ又は複数のオブジェクトに関連する前記位置データを生成することが、
複数のオブジェクト検出信号を前記受信機に結合される検出アンテナによって放射することであって、個々のオブジェクト検出信号は連続したステップ周波数を有する、放射すること
を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記１つ又は複数のオブジェクトに関連する前記位置データを生成することが、
前記１つ又は複数のオブジェクトの個々のオブジェクトから跳ね返る少なくとも１つの検出信号を前記受信機に結合される前記検出アンテナによって受信すること
を更に含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記１つ又は複数のオブジェクトに関連する前記位置データを生成することが、
前記受信機を制御するように構成されるプロセッサにより、前記個々のオブジェクトから跳ね返る前記少なくとも１つのオブジェクト検出信号に基づいて前記受信機に対する前記１つ又は複数のオブジェクトの個々のオブジェクトの前記位置を決定すること
を更に含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記１つ又は複数の電力波の前記１つ又は複数の波形特性に基づいて１つ又は複数のヌル空間を形成するために前記１つ又は複数の電力波が相殺的に収束する、請求項１乃至４の何れか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記受信機が前記位置データを含む前記１つ又は複数の通信信号を前記送信機に伝送するように構成される通信コンポーネントに結合される、請求項１乃至５の何れか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記送信機の前記１つ又は複数のアンテナから受信される前記１つ又は複数の電力波によって充電されている電子装置内に前記受信機が埋め込まれる、請求項１乃至６の何れか一項に記載の方法。
【請求項８】
複数のアウトバウンドオブジェクト検出信号を受信機の第１のアンテナによって放射することであって、個々のアウトバウンドオブジェクト検出信号は前のアウトバウンドオブジェクト検出信号に対して連続したステップ周波数を有する、放射すること、
１つ又は複数のオブジェクトから反射される１つ又は複数のインバウンドオブジェクト検出信号を前記受信機の第２のアンテナによって受信することであって、少なくとも１つのインバウンドオブジェクト検出信号は前記１つ又は複数のオブジェクトの個々のオブジェクトから反射され、前記受信機に対する前記個々のオブジェクトの位置を示す、受信すること、
前記１つ又は複数のインバウンドオブジェクト検出信号に基づいて前記個々のオブジェクトに関連する位置データを前記受信機のプロセッサによって生成すること、
前記１つ又は複数のオブジェクトの前記個々のオブジェクトに関連する前記位置データを含む１つ又は複数の通信信号を前記受信機の通信コンポーネントによって送信機に伝送すること、及び
１つ又は複数の特性を有する１つ又は複数の電力波を前記受信機の第３のアンテナによって前記送信機から受信することであって、前記１つ又は複数の特性は前記個々のオブジェクトに関連する前記位置データに基づく、受信すること
を含む、無線電力伝送の方法。
【請求項９】
前記１つ又は複数のオブジェクトから反射される前記受信される１つ又は複数のインバウンドオブジェクト検出信号のそれぞれが、前記受信機に対する前記オブジェクトの角度位置に基づく個々の位相位置及び前記受信機に対する個々の空間方向を有する、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記個々のオブジェクトから反射される前記少なくとも１つのインバウンドオブジェクト検出信号の個々の位相位置に基づき、前記１つ又は複数のオブジェクトの前記個々のオブジェクトに関連する前記位置データを前記受信機によって決定することを更に含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記個々のオブジェクトの前記位置データを生成することが、前記複数のアウトバウンドオブジェクト検出信号の放射と、前記個々のオブジェクトから反射される前記少なくとも１つのインバウンドオブジェクト検出信号の受信との間の遅れ時間を前記受信機によって求めることを更に含む、請求項８乃至１０の何れか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記複数のアウトバウンドオブジェクト検出信号が非線形チャープ信号として生成され、前記非線形チャープ信号は指数、対数、及び任意策定で構成される群から選択される波形である、請求項８乃至１１の何れか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記複数のアウトバウンド検出信号を放射することが、前記複数のアウトバウンド検出信号のうちの１つ又は複数のアウトバウンド検出信号の周波数を前記受信機の前記第１のアンテナによって無作為に変更することを更に含み、前記１つ又は複数のアウトバウンド検出信号の前記周波数が１秒当たり１回から１０００回の無作為の間隔範囲において無作為に変更される、請求項８乃至１２の何れか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記複数のアウトバウンド検出信号が変調されない、請求項８乃至１３の何れか一項に記載の方法。
【請求項１５】
複数のアウトバウンド検出信号を放射するように構成される第１のアンテナであって、前記複数のアウトバウンド検出信号の個々のアウトバウンド検出信号は連続したステップ周波数を有する、第１のアンテナと、
１つ又は複数のオブジェクトから反射される複数のインバウンド検出信号を受信するように構成される第２のアンテナと、
前記１つ又は複数のオブジェクトから反射される前記複数のインバウンド検出信号に基づいて前記１つ又は複数のオブジェクトの個々のオブジェクトに関連する位置データを生成するように構成されるプロセッサであって、個々のオブジェクトの個々の位置データは前記受信機に対する前記個々のオブジェクトの位置を示す、プロセッサと、
個々のオブジェクトに関連する前記位置データを含む通信信号を前記送信機に伝送するように構成される通信コンポーネントと、
前記１つ又は複数のオブジェクトの個々のオブジェクトに関連する前記位置データに基づいて前記受信機に近い位置において前記１つ又は複数の電力波を収束させる１つ又は複数の特性を有する１つ又は複数の電力波を前記送信機から受信するように構成される第３のアンテナと
を含む、無線電力伝送システム内の受信機。
【請求項１６】
前記複数のアウトバウンド検出信号が、継続的に変えられる周波数を有するチャープ波を含む、請求項１５に記載の受信機。
【請求項１７】
前記１つ又は複数のインバウンド検出信号のうちの個々のインバウンド検出信号が、前記１つ又は複数のオブジェクトの個々のオブジェクトから反射され、前記受信機に対する前記個々のオブジェクトの角度位置に基づく位相位置及び前記受信機に対する前記個々のオブジェクトの空間方向を有する、請求項１５乃至１６の何れか一項に記載の受信機。
【請求項１８】
前記プロセッサが前記個々のインバウンド検出信号の前記位相位置に基づいて前記個々のオブジェクトに関連する個々の位置データを決定するように更に構成される、請求項１７に記載の受信機。
【請求項１９】
前記複数のアウトバウンドオブジェクト検出信号の放射と、前記１つ又は複数のオブジェクトの個々のオブジェクトから反射される前記インバウンド検出信号の受信との間の遅れ時間を測定することによって前記プロセッサが個々のオブジェクトの個々の位置データを決定するように更に構成される、請求項１５乃至１８の何れか一項に記載の受信機。
【請求項２０】
前記１つ又は複数の電力波が電磁波、無線波、マイクロ波、音響効果、超音波、及び磁気共鳴で構成される群から選択される、請求項１５乃至１９の何れか一項に記載の受信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
技術分野
本願は、一般に無線充電システム並びにかかるシステム内で使用されるハードウェア及びソフトウェアコンポーネントに関する。
【背景技術】
【０００２】
背景
電子装置にエネルギを無線伝送する（受信機が伝送を消費し、それを電気エネルギに変換することができる）ために数多くの試みがなされてきた。しかし、従来の殆どの技法は任意の有意味の距離においてエネルギを伝送することができない。例えば磁気共鳴は、電力共振器に電子装置を結線することを必要とせずに装置に電力を与える。しかし、電子装置が電力共振器のコイルの近くに（即ち磁場内に）位置する必要がある。従来の他の解決策は、自分のモバイル装置を充電している利用者について利用者の移動性を予期しない場合があり、又はかかる解決策は装置がオペラビリティの小さな窓の外側にあることを認めない。
【０００３】
離れている電子装置に無線で給電するには、電力伝送装置の伝送場内での電子装置の位置を識別するための手段を必要とする。従来のシステムは概して電子装置の位置を近くで突き止めようと試みるため、例えば広いコーヒー店、世帯、オフィスビル、又は電気装置が潜在的に動き回る可能性がある他の三次元空間内で、充電するのに空いている装置のスペクトルを識別しマッピングするための機能がない。更に、指向性目的及び電力出力変調の両方のための、電力波の発生を管理するためのシステムが求められている。従来の多くのシステムはサービス提供する電子装置の多岐にわたる移動を予期しないので、電力伝送装置によってサービス提供され得る電子装置を動的及び正確に追跡するための手段も求められている。
【０００４】
無線電力伝送は一定の規制上の要件を満たさなければならない場合がある。無線エネルギを伝送する装置は、人間又は他の生物のための電磁場（ＥＭＦ）への暴露を防ぐ規格に準拠することを要求され得る。最大暴露限度が電力密度限度及び電場限度（並びに磁場限度）に関して米国及び欧州の規格によって定められている。これらの限度の一部は最大許容暴露量（ＭＰＥ）について米国連邦通信委員会（ＦＣＣ）によって確立されており、一部の限度は放射線暴露に関する欧州の監査機関によって確立されている。ＭＰＥについてＦＣＣによって確立されている限度は４７  ＣＦＲ  §１．１３１０で成文化されている。マイクロ波領域内の電磁場（ＥＭＦ）周波数では、暴露の強度を表現するために電力密度を使用することができる。電力密度は単位面積当たりの電力として定められる。例えば電力密度は１平方メートル当たりのワット数（Ｗ／ｍ２）、１平方センチメートル当たりのミリワット数（ｍＷ／ｃｍ２）、又は１平方センチメートル当たりのマイクロワット数（ＩＩＷ／ｃｍ２）に換算して一般に表現され得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、これらの規制要件を満たすように無線電力伝送のためのシステム及び方法を適切に与えることが望ましい。伝送場内の人間又は他の生物が規制限度又は他の公称限度近くの又はそれを上回るＥＭＦエネルギに暴露されないことを確実にするために様々な安全技法を組み込む、無線電力伝送のための手段が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
概要
本明細書で開示するのは、当技術分野の欠点に対処することを目的とするシステム及び方法であり、これらのシステム及び方法は追加の又は代替的な利点をも提供し得る。本明細書で開示する実施形態は、その物理的な波形特性（例えば周波数、振幅、位相、利得、方向）を適切に選択する結果として、エネルギのポケットを発生させるために伝送場内の所定位置において収束する電力波を生成し伝送することができる。無線充電システムによって給電されている電子装置に関連する受信機はこれらのエネルギのポケットからエネルギを抽出し、受信機に関連する電子装置にとって使用可能な電力へとそのエネルギを変換することができる。エネルギのポケットは送信機装置の伝送場内の物理空間の三次元区域として生じることができ、そこではエネルギのポケット内に又はその近くに位置する受信機によってエネルギがハーベストされ得る。エネルギのポケットを何処に形成すべきか及び電力波を何処に伝送すべきでないかを決定するために、伝送場内の領域を識別するための技法を使用することができる。一例ではこの技法が、電力波を何処に伝送すべきでないか、及び代わりにヌル空間を何処に形成すべきかを送信機に知らせるために、受信機の近くにある１つ又は複数のオブジェクトを受信機が決定することをもたらし得る。更に別の例では、電力波が回避すべき１つ又は複数のオブジェクトを識別し得るセンサデータをセンサが生成することができる。このセンサデータは受信機によって生成される１つ又は複数のオブジェクトに関連する位置データと比較して追加形態又は代替形態のデータとすることができ、後で参照し又は計算するためにマッピングメモリ内に記憶することもできる。
【０００７】
一部の実施形態では、無線電力伝送の方法が、１つ又は複数のオブジェクトから反射され、受信機に対する個々のオブジェクトの位置を示す１つ又は複数のオブジェクト検出信号に基づき、１つ又は複数のオブジェクトに関連する位置データを受信機によって生成すること、位置データを含む１つ又は複数の通信信号を受信機によって送信機に伝送すること、及び１つ又は複数の波形特性を有する１つ又は複数の電力波を送信機の１つ又は複数のアンテナから受信機によって受信することであって、１つ又は複数の波形特性は個々のオブジェクトについて生成される位置データに基づく、受信することを含む。
【０００８】
一部の実施形態では、無線電力伝送の方法が、複数のアウトバウンドオブジェクト検出信号を受信機の第１のアンテナによって放射することであって、個々のオブジェクト検出信号は前のオブジェクト検出信号に対して連続したステップ周波数を有する、放射すること、１つ又は複数のオブジェクトから反射される１つ又は複数のインバウンドオブジェクト検出信号を受信機の第２のアンテナによって受信することであって、少なくとも１つのインバウンドオブジェクト検出信号はオブジェクトから反射され、受信機に対するオブジェクトの位置を示す、受信すること、１つ又は複数のインバウンドオブジェクト検出信号に基づいて１つ又は複数のオブジェクトの個々のオブジェクトに関連する位置データを受信機のプロセッサによって生成すること、１つ又は複数のオブジェクトの個々のオブジェクトに関連する位置データを含む１つ又は複数の通信信号を受信機の通信コンポーネントによって送信機に伝送すること、及び１つ又は複数の特性を有する１つ又は複数の電力波を受信機の第３のアンテナによって送信機から受信することであって、１つ又は複数の特性は１つ又は複数のオブジェクトの個々のオブジェクトに関連する位置データに基づく、受信することを含む。
【０００９】
一部の実施形態では、無線電力伝送システム内の受信機が、複数のアウトバウンド検出信号を放射するように構成される第１のアンテナであって、各アウトバウンド検出信号は連続したステップ周波数を有する、第１のアンテナと、１つ又は複数のオブジェクトから反射される複数のインバウンド検出信号を受信するように構成される第２のアンテナであって、１つ又は複数の検出信号はオブジェクトから反射される、第２のアンテナと、個々のオブジェクトから反射される１つ又は複数のインバウンド検出信号に基づいて１つ又は複数のオブジェクトの個々のオブジェクトに関連する位置データを生成するように構成されるプロセッサであって、個々のオブジェクトの位置データは受信機に対する個々のオブジェクトの位置を示す、プロセッサと、１つ又は複数のオブジェクトの個々のオブジェクトに関連する位置データを含む通信信号を送信機に伝送するように構成される通信コンポーネントと、１つ又は複数のオブジェクトに関連する位置データに基づいて受信機に近い位置において１つ又は複数の電力波を収束させる１つ又は複数の特性を有する１つ又は複数の電力波を送信機から受信するように構成される第３のアンテナを含む。
【００１０】
上記の全般的な説明及び以下の詳細な説明は例示的且つ説明的であり、特許請求の範囲に記載の本発明を更に説明することを意図することを理解すべきである。
【００１１】
図面の簡単な説明
添付図面は本明細書の一部を構成し、本発明の実施形態を示す。以下の図面を参照することによって本開示をより良く理解することができる。図中のコンポーネントは必ずしも縮尺通りではなく、本開示の原理を示すことに重点を置いている。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１Ａ】例示的実施形態による無線電力伝送システムのコンポーネントを示す。
【図１Ｂ】例示的実施形態による無線電力伝送システムの受信機のコンポーネントを示す。
【図２】例示的実施形態による、無線電力伝送システム内で電力波を伝送する方法を示す。
【図３】例示的実施形態による、無線電力伝送システム内で電力波を伝送する方法を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
詳細な説明
次に図中に示す例示的実施形態を参照し、かかる実施形態を説明するために本明細書では特定の言語を使用する。かかる例示的実施形態の説明によって本発明の範囲を限定することは意図しないことを理解すべきである。本開示を保持する当業者なら思い付く例示的実施形態の改変及び更なる修正、並びに本発明の特徴の原理を実装する追加の応用例が本開示の範囲に含まれると考えるべきである。
【００１４】
図１Ａは、例示的な無線電力伝送システム１００のコンポーネントを示す。この例示的システム１００は、送信機１０２、外部マッピングメモリ１０４、受信機１０６、及び充電される電子装置１０７を含み得る。送信機１０２は、通信信号１０８や電力波１１０等の様々な種類の波を伝送場内に送信することができ、伝送場は送信機１０２が電力波１１０を伝送することができる二次元空間又は三次元空間であり得る。
【００１５】
送信機１０２は電力波１１０を伝送することができ、電力波１１０は、受信機１０６に関連する電子装置１０７のために電力波１１０からのエネルギを電気エネルギに変換するように構成される受信機１０６によって捕捉され得る。受信機１０６は、受信機１０６に関連する電子装置１０７の代わりに捕捉済みの電力波１１０を使用可能な電気エネルギ源へと変換し得る回路を含むことができる。一部の実施形態では、受信機１０６及び／又は送信機１０２に対する人間１１９等の１つ又は複数のオブジェクトに関連する位置に基づいて電力波１１０の特性（例えば位相、利得、方向、周波数）を操作することにより、送信機１０２が送信機１０２の伝送場内に電力波１１０を知的に伝送することができる。一部の実装では、電力波１１０の軌道が電力波１１０を伝送場（例えば空間内の３Ｄ位置や領域）内の所定位置において収束させるように送信機１０２が電力波１１０の特性を操作し、建設的干渉又は相殺的干渉をもたらすことができる。
【００１６】
送信機１０２は、１つ又は複数の個々の送信機プロセッサ（不図示）、個々の通信コンポーネント１１２、及び個々のアンテナアレイ１１４をそれぞれ含むことができ又はそれらにそれぞれ関連し得る。
【００１７】
１つ又は複数の送信機プロセッサは、送信機１０２の様々なプロセス、機能、及びコンポーネントを制御し、管理し、或いは統制することができる。１つ又は複数の送信機プロセッサは、様々な種類のデータ（例えば受信機１０６に関連する位置データ、人間１１９等の１つ又は複数のオブジェクトに関連する位置データ）を処理し通信するように構成され得る。加えて又は或いは、送信機１０２の送信機プロセッサは送信機１０２の様々なプロセス及び機能の実行を管理することができ、送信機１０２のコンポーネントを管理し得る。例えば１つ又は複数の送信機プロセッサは、伝送場内にあり得る受信機１０６を識別するために通信コンポーネント１１２によってビーコン信号がブロードキャストされ得る間隔を決定することができる。
【００１８】
通信コンポーネント１１２は、システム１００の受信機１０６との間の有線通信及び／又は無線通信を遂げることができる。一部の事例では、通信コンポーネント１１２が送信機１０２の埋込型コンポーネントの場合があり、一部の事例では、通信コンポーネント１１２が任意の有線通信媒体又は無線通信媒体によって送信機１０２に付加され得る。通信コンポーネント１１２は、通信コンポーネント１１２が様々な種類のデータを通信信号１０８によって１つ又は複数の受信機１０６と通信することを可能にする電気機械部品（例えばプロセッサやアンテナ）を含み得る。一部の実装では、通信信号１０８が電力波１１０から独立に通信をホストするための別個のチャネルを表し得る。データは、所定の有線プロトコル又は無線プロトコル並びに関連するハードウェア技術及びソフトウェア技術に基づいて通信信号１０８を使用して通信され得る。通信コンポーネント１１２は、Bluetooth（登録商標）、ワイヤレスフィディリティ（Ｗｉ−Ｆｉ）、近距離無線通信（ＮＦＣ）、ZigBee等の任意の数の通信プロトコルに基づいて動作し得る。
【００１９】
通信信号１０８内に含まれるデータは、例えば受信機１０６によって受信される人間１１９等の１つ又は複数の敏感なオブジェクトに関連する位置データを含むことができ、送信機１０２が安全で効果的な電力波１１０をどのように伝送し得るのかを決定するために１つ又は複数の送信機プロセッサによって使用され得る。一部の実施形態では、送信機１０２がエネルギのポケット１１８を発生させる安全で効果的な電力波１１０を伝送することができ、受信機１０６はそのエネルギのポケット１１８からエネルギを捕捉し、それを使用可能な交流（ＡＣ）電流又は直流（ＤＣ）電流に変換することができる。通信信号１０８を使用し、送信機１０２は例えば幾つかある機能の中で特に伝送場内の受信機１０６を識別し、電子装置１０７又は利用者がシステム１００から無線充電サービスを得ることを許可されているかどうかを判定し、電力波１１０の安全で効果的な波形特性を決定し、エネルギのポケット１１８の配置を洗練させるために使用され得るデータを通信することができる。一例として、送信機１０２の通信コンポーネント１１２は様々な種類の情報を含む様々な種類のデータを通信（即ち送受信）することができる。情報の非限定的な例は、ビーコンメッセージ、送信機の識別情報（ＴＸ  ＩＤ）、電子装置１０７に関する装置の識別情報（装置ＩＤ）、利用者の識別情報（ユーザＩＤ）、装置１０７の電池残量、伝送場内の受信機１０６の位置、伝送場内のオブジェクト１２０の位置、及び他のかかる情報を含み得る。
【００２０】
同様に、受信機１０６の通信コンポーネント（図１Ｂに示す）は通信信号１０８を使用して、例えば伝送場に受信機１０６が入った又は入るところであることを送信機１０２に警告し、人間１１９等の１つ又は複数の敏感なオブジェクトに関連する生成済みの位置データを提供し、受信機１０３によって充電されている電子装置１０７に関する情報を提供し、電力波１１０の有効度を示し、電力波１１０を調節するために送信機１０２が使用し得る更新済みの伝送パラメータを提供するために使用され得るデータ並びに他の種類の有用なデータを通信することができる。
【００２１】
一部の実施形態では、１組の１つ又は複数のアンテナであり得る送信機１０２のアンテナアレイ１１４が電力波１１０を伝送するように構成される。一部の実施形態では、アンテナアレイ１１４が１つ又は複数のアンテナを含むことができ、それらのアンテナはアンテナと所定の特性（例えば振幅、周波数、軌道、位相）を有する電力波１１０の生成等のアンテナの挙動を制御するゼロ以上の集積回路とを含む構成可能な「タイル」であり得る。アンテナアレイ１１４のアンテナは所定の特性を有する一連の電力波１１０を伝送することができ、それにより一連の電力波１１０が伝送場内の所与の位置に到達してそれらの特性を示す。まとめると、アンテナアレイ１１４のアンテナは所与の位置（通常は受信機１０６が検出される場所）において交差し、そのそれぞれの特性により、受信機１０６がそこからエネルギを収集し使用可能な電力を生成し得るエネルギのポケット１１８を形成することができる。例示的システム１００は無線周波数に基づく電力波１１０について記述するが、送信機１０２から受信機１０６に電力を無線伝送するために追加の又は代替的な伝送アレイ、伝送要素、及び／又は伝送波に基づく技術（例えば超音波、赤外線、磁気共鳴）が使用され得ることを理解すべきである。
【００２２】
送信機１０２は、伝送場内の受信機１０６及び人間１１９等のオブジェクトの位置データに対応するデータを使用して、アンテナアレイ１１４が何処に及びどのように電力波１１０を伝送すべきかを決定することができる。受信機１０６及び人間１１９等のオブジェクトの位置データは、電力波１１０を何処に伝送すべきか、エネルギのポケット１１８を何処に形成すべきか、及び一部の事例では電力波１１０を何処に伝送すべきでないかを個々の送信機１０２ごとに指示し得る。位置データは個々の送信機１０２に関連するプロセッサによって解釈することができ、そこから個々の送信機１０２はアンテナアレイ１１４の１つ又は複数のアンテナが電力波１１０をどのように形成し伝送すべきかを決定することができる。電力波をどのように形成すべきかを決定する際、個々の送信機１０２はアンテナアレイ１１４の個々のアンテナのそれぞれから伝送される電力波１１０それぞれの波形特性を決定する。電力波１１０の波形特性の非限定的な例は、とりわけ振幅、位相、利得、周波数、及び方向を含み得る。
【００２３】
一例では、特定の位置にエネルギのポケット１１８を生成するために、所定位置に電力を伝送するために電力波１１０を送信するアンテナアレイ１１４の１つ又は複数のアンテナのサブセットを個々の送信機１０２が識別し、サブセットの各アンテナから伝送される電力波１１０が比較的異なる特性（例えば位相、周波数、振幅）を有するように送信機１０２が電力波１１０を生成する。この例では、送信機１０２の波形生成集積回路（不図示）が電力波１１０の遅延バージョンのフェーズドアレイを形成し、電力波１１０の遅延バージョンに様々な振幅を適用し、適切なアンテナから電力波１１０を伝送することができる。別の例では、オブジェクト１１９の特定の位置においてヌル空間を生成するために、送信機１０２がアンテナアレイ１１４のアンテナのサブセットを識別し、そのそれぞれの波形特性が互いに相殺的に干渉し合い（即ち波形が互いを打ち消し合い）、それによりオブジェクト１１９の位置に集中するエネルギ量が減るようにオブジェクト１１９の位置において収束する電力波１１０を送信する。
【００２４】
本明細書に記載の例示的実施形態は、ＲＦによる波伝送技術の使用について言及するが、使用され得る無線充電技法はかかるＲＦベースの技術及び技法に限定されないことを理解すべきである。むしろ、伝送エネルギを電力に変換することができる受信機にエネルギを無線伝送するための任意の数の技術及び技法を含み得る、追加の又は代替的な無線充電技法があることを理解すべきである。受信装置によって電力に変換され得るエネルギのための非限定的な例示的伝送技法は超音波、マイクロ波、レーザー光、赤外線、又は他の形式の電磁エネルギを含み得る。
【００２５】
一部の実施形態では、送信機１０２の制御システムが被験者のための電磁場（ＥＭＦ）への暴露を防ぐ規格に準拠する。最大暴露限度が電力密度限度及び電場限度（並びに磁場限度）に関して米国及び欧州の規格によって定められている。これらの限度は、例えばＭＰＥについて米国連邦通信委員会（ＦＣＣ）によって確立されている限度、及び放射線暴露について欧州の監査機関によって確立されている限度を含む。ＭＰＥについてＦＣＣによって確立されている限度は４７  ＣＦＲ  §１．１３１０で成文化されている。マイクロ波領域内の電磁場（ＥＭＦ）周波数では、暴露の強度を表現するために電力密度を使用することができる。電力密度は単位面積当たりの電力として定められる。例えば電力密度は１平方メートル当たりのワット数（Ｗ／ｍ２）、１平方センチメートル当たりのミリワット数（μＷ／ｃｍ２）、又は１平方センチメートル当たりのマイクロワット数（μＷ／ｃｍ２）に換算して一般に表すことができる。
【００２６】
一部の実施形態では、無線電力伝送のための本システム１００及び方法が、伝送場内の又は伝送場付近の人間の占有者が規制限度又は他の公称限度近くの又はそれを上回るＥＭＦエネルギに暴露されないことを確実にするために様々な安全技法を組み込む。１つの安全上の方法は、被験者がＥＭＦ暴露限度の又はそれに近い電力レベルに暴露されないように、公称限度を上回る許容誤差（例えば約１０％から２０％）を含めることである。第２の安全上の方法は、ＥＭＦ暴露限度を上回る電力密度レベルを有するエネルギのポケットに人間（一部の実施形態では他の生物又は敏感な物体）が近づく場合に無線電力伝送を減らしたり止めたりすること等、段階的な保護手段を提供し得る。
【００２７】
図１Ｂは、人間の占有者が規制限度又は他の公称限度近くの又はそれを上回る電力波に暴露されないことを確実にするために被験者を識別する、無線電力伝送システム１００の受信機１０６のコンポーネントを示す。次に図１Ｂを図１Ａに関連して説明する。受信機１０６は、受信機１０６に結合され又は組み込まれる電子装置１０７であり得る関連する電子装置に給電し又はかかる電子装置を充電するために使用され得る。一実施形態では、受信機１０６がハウジングを含み得る。ハウジングはオブジェクト検出信号、通信信号、又は電力波の伝送及び／若しくは受信を可能にし得る任意の材料で作られ得る。ハウジングは様々な種類のアンテナ１２０、プロセッサ１２２、信号発生器１２４、通信コンポーネント１２６、及びメモリ１２８を含み得る。
【００２８】
アンテナ１２０は、１つ又は複数のオブジェクト検出アンテナを含み得る。オブジェクト検出アンテナは、複数のアウトバウンドオブジェクト検出信号を放ち、１つ又は複数のインバウンドオブジェクト検出信号を受信することができる。一部の実施形態では、アンテナ１２０がアウトバウンドオブジェクト検出信号を伝送するように構成される１組の１つ又は複数のオブジェクト検出アンテナと、インバウンドオブジェクト検出信号を受信するように構成される別の１組の異なるオブジェクト検出アンテナとを含み得る。アンテナ１２０は、送信機から１つ又は複数の電力波を受信するように構成される１組の電力アンテナを更に含み得る。更に他のアンテナがデータ、通信信号、及び／又は波を受信するように構成され得る。オブジェクト検出信号を送受信するためのアンテナ、電力波を受信するためのアンテナ、及び通信信号を送受信するためのアンテナは同じ周波数に又は異なる周波数に合わせることができる。
【００２９】
受信機１０６は複数のＰＣＢ層を含むことができ、それらの層は、人間１１９等の１つ又は複数のオブジェクトの位置を決定するために利用されるオブジェクト検出信号を送受信する全てのアンテナ１２０を含み得る。ＰＣＢは片面、両面、及び／又は多層とすることができる。ＰＣＢ層は、プロセッサ１２２及び／又は専用のマイクロプロセッサに接続され得る。
【００３０】
一部の実装では、人間１１９等のオブジェクトからの反射信号を検出するためのアンテナ１２０を含み得る複数のＰＣＢ層を受信機１０６が含む。更に、より高密度のアンテナ１２０を含めることにより、オブジェクト検出信号の範囲を受信機１０６によって広くすることができる。ＰＣＢ層は、プロセッサ１２２及び／又はアンテナごとの専用のマイクロコントローラに接続され得る。
【００３１】
受信機１０６は、信号発生器１２４、デジタル−アナログ（Ｄ／Ａ）変換器、電力増幅器、及び１つ又は複数のフィルタを含み得る。受信機１０６の信号発生器１２４は、トーン波、チャープ信号、正弦波等の様々な種類のオブジェクト検出信号を生成するように構成され得る。オブジェクト検出信号がトーン波である一部の実装では、かかるトーン波が最小限のフィルタリングを必要とする場合があり、変調されない。一部の実施形態では、アンテナ１２０のオブジェクト検出アンテナが所与の周波数（Ｆ１）で個々のトーン波を伝送することができる。一部の実施形態では、既定の時間遅延（Ｔ１）の後、オブジェクト検出アンテナが第２の周波数（Ｆ２）で個々のトーン波を伝送する。一部の実施形態では、信号発生器１２４が既定の帯域幅（Ｆ１：Ｆｎ）内で各トーン波の周波数を変え続け、それによりオブジェクト検出アンテナから伝送される各トーン波が前のトーン波から増大された周波数を有する。別の実施形態では、オブジェクト検出アンテナから伝送される各トーン波が前のトーン波から低減された周波数を有する。更に別の実施形態では、オブジェクト検出アンテナから伝送されるトーン波のそれぞれが無作為の周波数で生成され得る。それらのトーン波は１つ又は複数のオブジェクトから跳ね返される。次いで、オブジェクト検出アンテナは１つ又は複数のオブジェクトからの反射オブジェクト検出信号を受信し得る。次いでプロセッサ１２２は、オブジェクト検出信号の放射と、受信機１０６の１つ又は複数のオブジェクト検出アンテナにおける個々のオブジェクトから反射される反射オブジェクト検出信号の受信との間の遅れ時間を求めることによって個々のオブジェクトの位置データを生成する。オブジェクトから受信される反射オブジェクト検出信号のそれぞれは、受信機に対する空間方向におけるオブジェクトの角度位置に基づき、１つ又は複数のオブジェクト検出アンテナにおいて受信されるとき互いに対して異なる位相を有する。このことはプロセッサ１２２がオブジェクトに関連する位置データを決定することを可能にする。
【００３２】
信号発生器１２４は、無作為に、増分的に、又は或る所定間隔で増減され得る周波数及び振幅を有する非連続的なオブジェクト検出信号を作り出すことができる。一例では、非連続的なオブジェクト検出信号がチャープ信号であり得る。チャープ信号を作り出すとき、チャープ信号の周波数は時間と共に線形に変化することができ、それにより或る特定の周波数における集中したエネルギを作り出すことなしに周波数帯（Ｆ１：Ｆｎ）をスイープし、そのことは望ましくない場合がある。一部の実施形態では、チャープ信号が周波数変調パルス又は信号でもあり、変調される周波数は典型的には例えば５７ＧＨｚから６６ＧＨｚまでパルス幅に等しい有限時間にわたって初期周波数から線形に増加し、パルス幅、例えば１０マイクロ秒にわたる９ＧＨｚの帯域幅を提供し、中間にある中心周波数を変調する。５０ＧＨｚから１００ＧＨｚ等、この変調信号は送信アンテナによる伝送前に増大され、より高い搬送波に混合され得る。
【００３３】
一実施形態では、チャープ信号が他の様々なハードウェア手段によって生成され得る。チャープ信号を作り出す方法の１つは集中回路素子群を含み得る。例えば集中回路素子群は、合計されチャープ信号をもたらす個々のスタッガ遅延信号群を生成する回路群を含み得る。チャープ信号を作り出す別の方法は、線形の周波数変調チャープ信号を作り出すために高衝撃信号にさらされる金属化結晶デバイスを含み得る。チャープ信号を作り出す更に別の方法の例ではＤＤＳシステムが使用され得る。チャープ信号を生成するＤＤＳ法は、典型的にはＤ／Ａ変換器に供給される正弦値を記憶しているプログラム済みメモリを概して使用し、それにより或るパルス幅の時間についてデジタル値が増加していく割合でＤ／Ａ変換器内に循環されるとき、アナログ変換器がそのパルス幅によってチャープ信号を作り出す。
【００３４】
チャープ信号は、線形チャープ信号として及び非線形チャープ信号として生成され得る。非線形チャープ信号は、指数、対数、及び任意に策定されるチャープ信号で構成される群から選択され得る。信号発生器１２４によって生成されるチャープ信号の出力周波数は予め定められ、メモリ１２８内に記憶され得る。信号発生器１２４によって生成されるチャープ信号の出力周波数はプロセッサ１２２によって定められ得る。信号発生器１２４は複数の送信アンテナについて複数のチャープ信号を作り出すことができ、チャープ信号のそれぞれは固有の出力周波数及び振幅を有する。周波数又は振幅の幾つかは同じであり得る。信号発生器１２４は、時間及び距離の変化に関連して伝送チャープ信号の周波数を増加又は減少させ、振幅を調節するようにも構成され得る。一例では、送信アンテナによって伝送されるチャープ信号の周波数が１秒当たり１回から１０００回の間で無作為に変更（増加又は減少）され得る。周波数はＮ番目の秒ごとに増加することができ、その後Ｎ＋２番目の秒ごとに減少させることができる。
【００３５】
受信機のアンテナは、１つ又は複数のオブジェクトのうちの或るオブジェクトから反射オブジェクト検出信号を受信し得る。一部の実施形態では、プロセッサ１２２がオブジェクト検出信号の放射と、オブジェクトから反射される反射オブジェクト検出信号の受信との間の遅れ時間を求めることによって個々のオブジェクトの位置データを生成する。電力アンテナは送信機１０２から生じる電力波１１０を受信し得る。電力アンテナは、送信機１０２によって作り出されそこから直接伝送される電力波１１０を受信することができ、又は１つ若しくは複数の送信機１０２によって作り出される複数の電力波１１０が収束することによって生じる空間内の三次元場であり得る１つ又は複数のエネルギのポケット１１８から電力波１１０をハーベストすることができる。エネルギのポケット１１８から電力波１１０が受信され及び／又はエネルギが集められた後、受信機１０６の回路（例えば集積回路、増幅器、整流器、電圧調整器）が電力波１１０（例えば無線周波数電磁放射）のエネルギを電気エネルギ（即ち電気）に変換することができ、その電気は電池内に貯蔵され又は受信機１０６が埋め込まれ得る電子装置１０７によって使用され得る。一部の事例では、例えば受信機１０６の整流器が電気エネルギをＡＣ形式から電子装置１０７によって使用可能なＤＣ形式に変換することができる。ＡＣからＤＣへの変換に加えて又はその代わりに他の種類の調整が適用されても良い。例えば、電子装置１０７によって必要とされる電気エネルギの電圧を電圧調整回路が増加又は減少させ得る。次いで、継電器が受信機１０６から電子装置１０７に電気エネルギを運び得る。
【００３６】
受信機１０６は、プロセッサ１２２（又はマイクロプロセッサ）を含むことができ又はプロセッサ１２２（又はマイクロプロセッサ）に関連し得る。プロセッサ１２２は、受信機１０６の様々なプロセス、機能、及びコンポーネントを制御し、管理し、或いは統制することができる。一部の実施形態では、プロセッサ１２２が受信機１０６の動作を制御するためのシステムを実装する。プロセッサ１２２は、本明細書に記載の受信機１０６の挙動を制御するための様々なプロセス及びタスクを実行するように動作可能な論理ゲート、回路、及びインタフェースを含む集積回路であり得る。プロセッサ１２２は当技術分野で知られている幾つかのプロセッサ技術を含み又は実装することができ、プロセッサの非限定的な例は、これだけに限定されないがとりわけｘ８６プロセッサ、ＡＲＭプロセッサ、縮小命令セットコンピューティング（ＲＩＳＣ）プロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）プロセッサ、又は複雑命令セットコンピューティング（ＣＩＳＣ）プロセッサを含む。プロセッサは、視覚カメラや温度カメラから受信されるデータ等の様々な形式のグラフィカルデータを扱うことに関連する１つ又は複数の処理動作を実行するための、又は利用者が受信機１０６の動作を構成し管理することを可能にするグラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）を作り出すための１組の命令を実行するグラフィックスプロセッサ（ＧＰＵ）も含み得る。
【００３７】
プロセッサ１０６は、様々な種類のデータ（例えば人間１１９等の１つ又は複数のオブジェクトに関連する位置データ）を処理し通信するように構成され得る。加えて又は或いは、プロセッサ１０６は受信機１０６の様々なプロセス及び機能の実行を管理することができ、受信機１０６のコンポーネントを管理することができる。一例では、プロセッサ１２２が１つ又は複数のオブジェクトによって反射されるオブジェクト検出信号を処理して、人間オブジェクトが受信機１０６からの既定距離に入るとき及び／又は送信機１０２の個々の伝送場内に入るときにその人間オブジェクトの位置を識別することができる。別の例では、プロセッサ１２２がセンサ（不図示）によって捕捉される１つ又は複数のオブジェクトのセンサデータを取得し処理し、受信機１０６のからの既定距離に入り得る及び／又は送信機１０２の伝送場内に存在し得る人間オブジェクトを識別することができる。
【００３８】
受信機１０６の通信コンポーネント１２６は、受信機１０６の通信コンポーネント１２６及び／又は送信機１０２の通信コンポーネント１１２によって生成される通信信号により、無線電力伝送システムの送信機１０２の通信コンポーネント１１２との間の有線通信及び／又は無線通信を実時間で又はほぼ実時間で遂げることができる。一実施形態では、通信コンポーネント１２６が受信機１０６の埋込型コンポーネントでも良く、別の実施形態では、通信コンポーネント１２６が任意の有線通信媒体又は無線通信媒体によって受信機１０６に付加され得る。一部の実施形態では、受信機１０６の通信コンポーネント１２６が無線電力伝送システム１００の１つ若しくは複数の送信機１０２及び／又は受信機１０６の他のコンポーネントと様々な種類のデータ（１つ又は複数のオブジェクトに関連する位置データ等）を通信することを可能にする電気機械部品（例えばプロセッサ）を受信機１０６の通信コンポーネント１２６が含み得る。データは、所定の有線プロトコル又は無線プロトコル並びに関連するハードウェア技術及びソフトウェア技術に基づいて通信信号を使用して伝達され得る。受信機１０６の通信コンポーネント１２６は、Bluetooth（登録商標）、ワイヤレスフィディリティ（Ｗｉ−Ｆｉ）、近距離無線通信（ＮＦＣ）、ZigBee等の任意の数の通信プロトコルに基づいて動作し得る。但し、受信機１０６の通信コンポーネント１２６は無線周波数に基づく技術に限定されず、レーダ、赤外線、及び他の種類の波を含み得ることを理解すべきである。
【００３９】
受信機１０６の通信コンポーネント１２６によって生成される通信信号内に含まれるデータは、受信機１０６に関する状態情報、受信機１０６が埋め込まれ得る電子装置１０７に関する状態情報、送信機１０２から受信される電力波１１０に関する状態情報、エネルギのポケット１１８に関する状態情報等の装置状態データも含み得る。受信機１０６は、数ある種類の情報の中でも受信機１０６の現在位置、１つ又は複数のオブジェクト１１９に関連する位置データ、受信機１０６によって受信される充電量、電子装置１０７によって使用される充電量、及び特定のユーザアカウント情報に関して、通信コンポーネント１２６によって生成される通信信号内のデータを送信機１０２に与えることもできる。
【００４０】
受信機１０６の通信コンポーネント１２６によって生成され、送信機１０２に伝送される通信信号内に含まれるデータは、受信機１００がそこからエネルギを捕捉しそれを使用可能な交流電流又は直流電流に変換し得る、エネルギのポケットを生成する安全で効果的な電力波を送信機１０２がどのように伝送し得るのかを決定するために送信機１０２によって使用され得る。一実施形態では、通信信号を使用し、受信機１００が数ある可能な機能の中でも例えば伝送場内の１つ又は複数のオブジェクトの位置を識別し、電力波の安全で効果的な波形特性を決定し、エネルギのポケットの配置を洗練させるために使用され得るデータを通信することができる。
【００４１】
一部の実施形態では、メモリ１２８が、プロセッサ１２２によって使用されるデータ及び命令を記憶するための不揮発性記憶装置である。一部の実施形態では、メモリ１２８が磁気ディスクドライブ、光ディスクドライブ、ソリッドステートデバイス、又はネットワーク記憶域への付加によって実装される。メモリ１２８は、プログラムコード、命令集合、タスク、受信機及び電子装置の構成ファイルを含む事前記憶データ等の記憶及び操作を助けるための１つ又は複数のメモリ装置を含み得る。メモリ１２８の実装の非限定的な例は、これだけに限定されないが、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読取専用メモリ（ＲＯＭ）、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、セキュアデジタル（ＳＤ）カード、磁気抵抗読取／書込メモリ、光読取／書込メモリ、キャッシュメモリ、又は磁気読取／書込メモリを含み得る。更に、メモリ１２８は特定の操作を実行するためにプロセッサ１２２によって実行され得る１つ又は複数の命令を含む。プロセッサ１２２の支持回路は従来のキャッシュ、電源機構、クロック回路、データレジスタ、Ｉ／Ｏインタフェース等を含む。Ｉ／Ｏインタフェースは、メモリ１２８に直接結合され又はプロセッサ１２２経由で結合され得る。
【００４２】
一部の実施形態では、受信機１０６が１つ又は複数のマッピングメモリを更に含み得るメモリ１２８に関連することができ、そのマッピングメモリは、１つ又は複数のオブジェクトが受信機１０６までの既定距離に入り及び／又は送信機１０２に関連する伝送場内に入るときの１つ又は複数のオブジェクトの位置の様子について記述するデータであり得る位置データを記憶するように構成される非一時的機械可読記憶媒体とすることができる。メモリ１２８は、センサデータを含み得るマッピングデータも記憶することができる。センサデータは、受信機１０６の近くに位置する人間や動物等の敏感なオブジェクトを識別するために受信機１０６のプロセッサ及び／又はセンサのプロセッサによって生成され得る。送信機１０２は、メモリユニット１２６のレコード内に記憶されるオブジェクトの位置データを照会することができ、それにより電力波１１０を伝送するための特性及び伝送場内の何処にエネルギのポケットを形成するのかを決定するための入力パラメータとしてオブジェクトの位置データを使用することができる。
【００４３】
先に述べたように、一部の実装では受信機１０６を電子装置１０７に組み込むことができ、そのため全ての実用目的について受信機１０６及び電子装置１０７が単一のユニット又は製品だと理解されるのに対し、一部の実施形態では受信機１０６が電子装置１０７に製造後に結合され得る。受信機１０６は、電子装置１０７の通信コンポーネントを使用するように構成され及び／又は独自の通信コンポーネントを含み得ることを理解すべきである。一例として受信機１０６は、電子装置１０７に対する無線電力充電を提供するために電子装置１０７に接続され得る取り付け可能だが別個のユニット又は製品であり得る。図示の実施形態では、受信機１０６が送信機１０２とデータを通信するための独自の通信コンポーネント１２６を含み得る。加えて又は或いは、一部の実施形態では、受信機１０６が電子装置の通信コンポーネントを利用し或いはかかる通信コンポーネントと共に動作し得る。例えば、受信機１０６はラップトップコンピュータの製造中に又は後の何らかの時点においてラップトップ内に組み込まれ得る。この例では、受信機１０６がラップトップの通信コンポーネント（例えばBluetooth（登録商標）に基づく通信コンポーネント）を使用して送信機とデータを通信することができ、又は受信機１０６がスマートフォンのケースに組み込まれても良く、電話の接続性を利用し得る。
【００４４】
一部の実施形態では、受信機１０６の動作中に様々なサイクルを有するオブジェクト検出信号が信号発生器１２４によって生成され、送信アンテナによって伝送される。信号発生器１２４は自らが生成する各オブジェクト検出信号の周波数を変えることができる。信号発生器１２４は、オブジェクト検出信号の特性を所定間隔で切り替え或いは操作する信号スイッチを使用することもできる。一部の実施形態では、１つ又は複数のオブジェクトから反射されるオブジェクト検出信号が受信機のアンテナによって受信され、メモリ１２８内に記憶される。その後、プロセッサ１２２がメモリ１２８にアクセスして反射オブジェクト検出信号を処理する。プロセッサ１２６は、様々なサイクルを有する各反射オブジェクト検出信号の反射オブジェクト検出信号データをメモリ１２８から得ることができる。一部の実施形態では、受信機１０２と異なるサイクルでアンテナのそれぞれにおいて受信される反射オブジェクト検出信号のそれぞれについて遅れ時間を求めることにより、プロセッサ１２２が個々のオブジェクトの位置データを生成する。プロセッサ１２２は、様々なアンテナにおいて受信される様々なサイクルを有する反射オブジェクト検出信号のそれぞれについて得られる遅れ時間データを比較し、様々なサイクルを有する反射オブジェクト検出信号それぞれの遅れ時間データ及びアンテナの特定の向きに基づいて受信機１０６からのオブジェクトの距離を計算する。次いでプロセッサ１２２は、様々なアンテナにおいて受信される反射オブジェクト検出信号それぞれの遅れ時間データに基づいてオブジェクトについて得られる複数の距離値を比較し、オブジェクトの厳密な位置を決定する。一実施形態では、測定される距離範囲は数ミリメートルから数メートルであり得る。一部の実施形態では、オブジェクトの位置データがメモリ１２８内に保存される。
【００４５】
一実施形態では、オブジェクトの位置データが受信機１０６の通信コンポーネント１２６によって送信機１０２に自動で伝送される。別の実施形態では、通信コンポーネント１２６は、送信機１０２から要求を受信するときオブジェクトの位置データを送信機に送信し得る。次いで送信機１０２は、オブジェクトに関連する位置データに基づいて１つ又は複数の特性を有する電力波を伝送する。オブジェクトの位置に基づき、送信機１０２は、送信機１０２によって受信機１０６の位置及び／又はオブジェクト１１９の位置に伝送されている電力波１１０の１つ又は複数の特性、例えば周波数、振幅、位相、利得、方向を変えることができる。一例では、受信機１０６までのオブジェクト１１９の範囲又は距離が受信機１０６に対する既定の近さの範囲内にあることを位置データが示す場合、オブジェクトの位置において若しくはその近くにおいて及び／又は受信機１０６の近くにおいてヌル空間が形成され得る。ヌル空間は空間内の特定の領域においてゼロ又はごく僅かなエネルギを有することができ、それは相殺的干渉パターンを形成するように空間内の領域において電力波が収束することによって引き起こされ得る。電力波がオブジェクトの位置において相殺的に収束し、そのそれぞれの波形特性が互いに正反対である（即ち波形が互いを打ち消し合う）場合、オブジェクトの位置に集中するエネルギ量が減る。別の例では、オブジェクトが受信機１０６から既定の近さの範囲内にあるかどうかに関係なく、送信機１０２がオブジェクトの位置においてヌル空間を形成し得る。更に別の実施形態では、オブジェクト１１９が受信機１０６までの既定の近さの範囲内にあるとき、送信機１０２が受信機１００に伝送されている電力波の強度を減らし得る。
【００４６】
図２は、例示的実施形態による、無線電力伝送システム内で電力波を伝送する方法を示す。
【００４７】
ステップ２０２で、受信機（ＲＸ）が１つ又は複数のオブジェクトに関連する位置データを生成する。一例では、受信機が送信機から電力波を受信しており、１つ又は複数のオブジェクトが受信機からの既定距離の範囲内に入る場合、受信機が１つ又は複数のオブジェクトに関連する位置データを生成する。別の例では、受信機が１つ又は複数のオブジェクトに関連する位置データを継続的に又は周期的に生成し更新するように構成される。
【００４８】
受信機は、１つ又は複数のオブジェクトの個々のオブジェクトから反射される１つ又は複数のオブジェクト検出信号を受信することに基づき、１つ又は複数のオブジェクトに関連する位置データを生成する。特定のオブジェクトから返されるオブジェクト検出信号は受信機に対する特定のオブジェクトの位置を示し、受信機によって決定されるこの相対位置に基づいて受信機が位置データを生成することを可能にする。送信機は受信機の位置を知っている可能性があるので、特定のオブジェクトの位置データは送信機に対する個々のオブジェクトの位置を送信機に示す。一部の実装では、受信機に結合されるオブジェクト検出アンテナが複数のオブジェクト検出信号を放射することができ、それぞれのオブジェクト検出信号は連続したステップ周波数を有する。次いでオブジェクト検出アンテナは、オブジェクトから跳ね返る少なくとも１つのオブジェクト検出信号を受信する。一例では、オブジェクト検出信号の伝送及び反射オブジェクト検出信号の受信の両方に単一のオブジェクト検出アンテナ又は１組のオブジェクト検出アンテナが利用され得る。別の例では、オブジェクト検出信号を伝送するために１組のオブジェクト検出アンテナを利用することができ、反射オブジェクト検出信号を受信するために１組の別のオブジェクト検出アンテナを利用することができる。
【００４９】
受信機を制御するように構成されるプロセッサが、個々のオブジェクトから跳ね返る少なくとも１つのオブジェクト検出信号に基づき、受信機に対する１つ又は複数のオブジェクトのうちの個々のオブジェクトの位置を生成する。一例では、個々のオブジェクトからの反射オブジェクト検出信号の遅れ時間を測定することによって個々のオブジェクトの位置データが決定され得る。次いで、オブジェクトの決定された位置がプロセッサによって受信機のメモリ内に保存され得る。
【００５０】
ステップ２０４で、受信機が個々のオブジェクトに関連する位置データを送信機（ＴＸ）に伝送する。次いで、個々のオブジェクトの位置データが、位置データを含む受信機の通信コンポーネントによって生成される１つ又は複数の通信信号により受信機によって送信機に伝送される。一実施形態では、送信機から要求を受信するとき通信コンポーネントがオブジェクトの位置データを送信機に送信し得る。
【００５１】
ステップ２０６で、個々のオブジェクトごとに生成される位置データに基づいて１つ又は複数の電力波を受信機に近い位置において収束させる、１つ又は複数の波形特性を有する１つ又は複数の電力波を受信機が送信機の１つ又は複数のアンテナから受信する。１つ又は複数の電力波は、１つ又は複数の電力波の１つ又は複数の波形特性に基づいて１つ又は複数のヌル空間を形成するために相殺的にも収束し得る。受信機は、送信機の１つ又は複数のアンテナから受信される１つ又は複数の電力波によって充電されている電子装置内に埋め込まれ得る。或いは受信機は、受信機に対するオブジェクトの感知位置に基づいて電力波の受信を完全に停止することができる。
【００５２】
図３は、例示的実施形態による、無線電力伝送システム内で電力波を伝送する方法を示す。
【００５３】
ステップ３０２で、受信機（ＲＸ）の第１の１組の１つ又は複数のオブジェクト検出アンテナが複数のアウトバウンドオブジェクト検出信号を放射し、個々のオブジェクト検出信号は前のオブジェクト検出信号に対して連続したステップ周波数を有する。
【００５４】
一実施形態では、受信機の信号発生器がオブジェクト検出信号を生成するように構成され得る。一例では、生成されるオブジェクト検出信号は最小限のフィルタリングを必要とするトーン波であり得る。別の例では、生成される各オブジェクト検出信号が変調されなくても良い。更に別の例では、生成されるオブジェクト検出信号が非線形チャープ信号でも良く、非線形チャープ信号は、指数、対数、及び任意に策定されるチャープ波形で構成される群から選択される。信号発生器は、複数のアウトバウンド検出信号のうちの１つ又は複数のアウトバウンド検出信号の周波数を無作為に変更することもできる。１つ又は複数のアウトバウンド検出信号の周波数は、例えば１秒当たり１回から１０００回の無作為の間隔範囲において無作為に変更され得る。
【００５５】
ステップ３０４で、受信機の第２の１組の１つ又は複数のオブジェクト検出アンテナが、１つ又は複数のオブジェクトから反射される１つ又は複数のインバウンドオブジェクト検出信号を受信する。インバウンドオブジェクト検出信号の特性及びタイミングは、受信機からの範囲や距離等、オブジェクトに関する位置データの様々な側面を決定するために使用され得る。多次元やより優れた精度等、より洗練された形式の位置データを受信機が生成することを更に多くのアンテナ及び更に多くのインバウンドオブジェクト検出信号が可能にし得る。例えば、或るオブジェクトから跳ね返るインバウンドオブジェクト検出信号は受信機に対するオブジェクトの位置、この場合は受信機からの範囲又は距離を示す。一部の事例では、オブジェクトから跳ね返る複数のインバウンドオブジェクト検出信号が、受信機に対する空間方向におけるオブジェクトの角度位置に基づき互いに対して異なる位相位置を有し得る。
【００５６】
ステップ３０６で、受信機のプロセッサが、個々のオブジェクトから跳ね返る１つ又は複数のインバウンドオブジェクト検出信号に基づいて各オブジェクトに関連する位置データを生成する。インバウンドオブジェクト検出信号は受信機に対する各オブジェクトの位置を反映することができ、従って受信機は受信機に対する各オブジェクトの位置に基づいて位置データを生成し得る。送信機によって受信されるとき、個々のオブジェクトに関連する位置データが、送信機に対する個々のオブジェクトの位置を送信機に示す。一実施形態では、受信機のプロセッサが複数のアウトバウンドオブジェクト検出信号の放射と、個々のオブジェクトから反射される少なくとも１つのインバウンドオブジェクト検出信号の受信との間の遅れ時間を求めることによって個々のオブジェクトの位置データを生成する。受信機のプロセッサは更に、少なくとも１つのインバウンドオブジェクト検出信号のそれぞれの異なる位相位置に基づいて個々のオブジェクトに関連する位置データを生成する。
【００５７】
ステップ３０８で、受信機の通信コンポーネントが１つ又は複数のオブジェクトのそれぞれに関連する位置データを含む通信信号を送信機（ＴＸ）に伝送する。一部の実装では、受信機の通信コンポーネントが１つ又は複数のオブジェクトのそれぞれに関連する位置データを含む通信信号を送信機に自動で伝送する。一部の実装では、受信機の通信コンポーネントが、送信機から要求を受信するとき１つ又は複数のオブジェクトのそれぞれに関連する位置データを含む通信信号を送信機に伝送する。
【００５８】
ステップ３１０で、受信機の別のアンテナが、１つ又は複数のオブジェクトに関連する位置データに基づいて１つ又は複数の特性を有する１つ又は複数の電力波を送信機から受信する。一実施形態では、オブジェクトの位置に基づき、送信機は、送信機によって受信機の位置及び／又はオブジェクトの位置に伝送されている電力波の１つ又は複数の特性、例えば周波数、振幅、位相、利得、方向を変えることができる。一例では、オブジェクトの位置が受信機に対する既定の近さの範囲内にあるとき、オブジェクトの位置における波の相殺的干渉によって引き起こされるヌル空間がオブジェクトの位置において形成され得る。相殺的干渉は、電力波がオブジェクトの位置において相殺的に収束し、そのそれぞれの波形特性が互いに正反対であり（即ち波形が互いを打ち消し合い）、それによりオブジェクトの位置に集中するエネルギ量が減る場合に生じ得る。別の例では、オブジェクトが既定の近さの範囲内にあるかどうかに関係なく、送信機がオブジェクトの位置においてヌル空間を形成し得る。更に別の実施形態では、送信機が受信機に伝送されている電力波の強度を減らし得る。別の例では、受信機が受信機に対するオブジェクトの感知位置に基づいて電力波の受信を完全に停止することができる。
【００５９】
上記の方法の説明及びプロセス流れ図は説明に役立つ例として与えたに過ぎず、様々な実施形態のステップを提示した順序で実行しなければならないことを要求することも含意することも意図しない。当業者なら理解されるように、上記の実施形態の中のステップは任意の順序で実行することができる。「次いで」や「次に」等の語はステップの順序を限定することは意図せず、これらの語は単に方法についての説明を読者に教え導くために使用する。プロセス流れ図では操作を逐次プロセスとして記述する場合があるが、操作の多くは並列に又は同時に実行することができる。加えて、操作の順序は並べ替えることができる。プロセスは、方法、関数、手続き、サブルーチン、サブプログラム等に対応し得る。プロセスが関数に対応する場合、その終了は呼び出し関数又はmain関数に関数が戻ることに対応し得る。
【００６０】
本明細書で開示した実施形態に関連して記載した様々な説明のための論理ブロック、モジュール、回路、及びアルゴリズムステップは、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、又はその両方の組合せとして実装することができる。このハードウェアとソフトウェアとの互換性を明確に示すために、様々な説明のためのコンポーネント、ブロック、モジュール、回路、及びステップを概してその機能の観点から上記で説明してきた。その機能をハードウェアとして実装するかソフトウェアとして実装するのかは、個々の応用例及びシステム全体に課せられる設計制約によって決まる。当業者は、記載した機能を個々の応用例ごとに様々な方法で実装することができるが、そのような実装の決定は本発明の範囲からの逸脱を生じさせるものとして解釈すべきではない。
【００６１】
コンピュータソフトウェアによって実装される実施形態は、ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア、マイクロコード、ハードウェア記述言語、又はその任意の組合せによって実装され得る。コードセグメント又は機械実行可能命令は、手続き、関数、サブプログラム、プログラム、ルーチン、サブルーチン、モジュール、ソフトウェアパッケージ、クラス、又は命令、データ構造、若しくはプログラム文の任意の組合せを表し得る。情報、データ、引き数、パラメータ、又はメモリコンテンツを受渡し及び／又は受信することにより、コードセグメントは別のコードセグメント又はハードウェア回路に結合され得る。情報、引き数、パラメータ、データ等は、メモリ共用、メッセージ受渡し、トークン受渡し、ネットワーク伝送等を含む任意の適切な手段によって受渡しされ、転送され、又は伝送され得る。
【００６２】
これらのシステム及び方法を実装するために使用される実際のソフトウェアコード又は専用の制御ハードウェアは本発明を限定するものではない。従って、本明細書の説明に基づくシステム及び方法を実装するためにソフトウェア及び制御ハードウェアを設計できることを理解し、本システム及び方法の動作及び挙動について具体的なソフトウェアコードを参照することなしに説明した。
【００６３】
ソフトウェアによって実装する場合、これらの機能は、非一時的コンピュータ可読又はプロセッサ可読記憶媒体上の１つ又は複数の命令又はコードとして記憶することができる。本明細書で開示した方法又はアルゴリズムのステップは、コンピュータ可読又はプロセッサ可読記憶媒体上にあり得るプロセッサ実行可能ソフトウェアモジュールによって実施され得る。非一時的コンピュータ可読又はプロセッサ可読媒体は、或る場所から別の場所にコンピュータプログラムを転送するのを助けるコンピュータ記憶媒体及び有形記憶媒体の両方を含む。非一時的プロセッサ可読記憶媒体は、コンピュータによってアクセスされ得る任意の可用媒体とすることができる。限定ではなく例として、かかる非一時的プロセッサ可読媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭや他の光ディスク記憶域、磁気ディスク記憶域や他の磁気記憶装置、又は命令若しくはデータ構造形式の所望のプログラムコードを記憶するために使用でき、コンピュータ又はプロセッサによってアクセスされ得る他の任意の有形記憶媒体を含み得る。本明細書で使用するとき、ディスク（disk）及びディスク（disc）は、コンパクトディスク（ＣＤ）、レーザーディスク、光ディスク、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、フロッピディスク、及びブルーレイディスクを含み、ディスク（disk）が通常データを磁気的に複製するのに対し、ディスク（disc）はデータをレーザーによって光学的に複製する。上記のものの組合せもコンピュータ可読媒体の範囲に含まれるべきである。更に、方法又はアルゴリズムの動作は、コンピュータプログラム製品に組み込むことができるコード及び／又は命令の１つとして又は任意の組合せ若しくは組として、非一時的プロセッサ可読媒体及び／又はコンピュータ可読媒体上にあり得る。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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